JPH0572819A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 現像剤保持体上のトナーを静電潜像保持体上
に付着させ、このトナー像を転写紙上に転写し定着する
画像形成装置において、トナークラウド（飛散）の発生
し易い小粒径トナーを用いた場合にも、トナークラウド
を発生させずにしかも粒状性が高くかつ十分な色再現性
を示す画像形成装置を提供すること。 【構成】 トナーの着色力をＡ、トナーの体積平均粒子
径をＤ（μｍ）、前記バイアス電圧の交流成分の周波数
をＦ(ｋＨz)とした場合、下記の式(a)を満たすトナーが
用いられ、さらに、前記バイアス電圧の交流成分の周波
数Ｆが下記の式(b)，(c)を満たすように定められたこと
を特徴とする画像形成装置。 (a) １.３≦Ａ≦−０.１×Ｄ＋２.６ (b) Ａ≦０.４×Ｆ＋０.６ (c) Ａ≦−０.４×Ｆ＋４.６

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顔料を構成成分のーつ
とする絶縁性トナーと磁性粒子とを混合した２成分磁性
現像剤の磁気ブラシを現像剤保持体の表面に形成し、こ
の磁気ブラシを静電潜像保持体上の静電潜像と接触さ
せ、前記現像剤保持体と潜像保持体との間に交流成分を
含むバイアス電圧を印加して、前記静電潜像保持体上に
絶縁性トナーを付着させ、このトナーによる像を転写紙
上に転写し定着する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、顔料を構成成分のーつとする絶縁
性トナーと磁性粒子とを混合した現像剤の磁気ブラシを
現像剤担持体の表面に形成し、この磁気ブラシを静電潜
像保持体上の静電潜像と接触させ、前記現像剤担持体と
潜像保持体との間に交流電圧と直流電圧を重畳させたバ
イアス電圧を印加する現像方法として、例えば、特開昭
６２−２８９８５８号公報が知られている。前記特開昭
６２−２８９８５８号公報には、交流電圧と直流電圧を
重畳させる方法は、直流電圧のみを印加するものに較べ
より多くのトナーで現像することができ画像濃度が上昇
すると記載されている。また従来、特開昭６２−１９２
７５８号公報の実施例として記載された粒径１０μmで
交流の周波数が１.４〜１.８ｋＨzの現像装置や、特開
平２−１３２４５９号公報に実施例として記載された粒
径６μmで交流の周波数が１.７ｋＨzの現像装置等が知
られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、高画質の画
像を再現するためには、十分な画像濃度と共に、画像の
均一性いわゆる粒状性に優れた現像剤と現像方法が必要
である。そして、粒径の小さな現像剤を使用すれば前記
粒状性を良くすることが可能である。そこで、前述のよ
うに、粒径１０μm、または６μm等の小粒径トナーを用
いた現像装置が従来の特許公報に記載されてはいるが、
そのような小粒径のトナーは現像においてトナークラウ
ド（飛散）の発生が多いという問題点があった。

【０００４】したがって従来は、平均粒子径が９μｍ程
度以下の小粒径のトナーを用いた現像方法についてはあ
まり研究されておらず、一般にそれよりも大きな粒子径
のトナーを用いた現像方法が研究され、実用化されてい
る。しかしながら、このような従来技術では画像濃度の
増加に伴って色再現性は増大するが、コントラストが高
くなり過ぎるため粒状性が損なわれる場合が生じる。こ
の現象はマゼンタ、シアン、イエローの各色のトナーに
おいて見られるが、用紙（白色）とのコントラストが強
い黒色トナーで顕著である。

【０００５】本発明者は研究の結果、粒径が９μｍ程度
以下の小粒径のトナーを用いた場合、そのトナーの帯電
量を増加させることにより前記トナークラウドを減少さ
せたが、それに伴って現像トナー量が減少して画像濃度
が低下した。そこで、トナーの着色力を増大させること
により所望の画像濃度を確保することに成功した。しか
しながら、前記トナーの着色力を増大させることにより
画像の均一性いわゆる粒状性の悪化が生じてしまった。

【０００６】そこで、本発明者は、前記粒状性および前
記トナーの着色力についてさらに研究を行った。その研
究結果を次に説明する。粒状性は画像の均一性、滑らか
さを示す指標である。これはトナーの着色力と相関があ
り、用紙とのコントラストが強い色ほど不均一性が目立
ち悪化する。そこでＣＭＹ色よりもコントラストが強い
黒色トナーの場合について説明する。まず着色力Ａは以
下のように定義される。すなわち、着色力Ａは、転写紙
上に単位面積当たり所定のトナー重量（例えば、０.７
ｍｇ/（平方ｃｍ））を載せたときのソリッド画像の定
着後の光反射率をＴ（反射率０％のときＴ＝０、反射率
１００％のときＴ＝１）とした場合、１０を底とする常
用対数を用いて次式で定義される。 Ａ＝log（１／Ｔ）

【０００７】前記着色力Ａは、マクベス濃度計、または
Ｘ-Rite４０４等の画像濃度測定器を用いて容易に測定
することができる。検出される着色力Ａは、使用する画
像濃度測定器の種類、または使用するフィルタ等によっ
て若干のバラツキが生じるが、それらを特定すれば、前
記バラツキに影響されることなく着色力Ａを一意に定め
ることができる。

【０００８】定着後の画像濃度は紙の表面性や定着パラ
メータなどに左右されるのでー概には言えないが、一般
に高画質といえるカラー画像において最低限必要とされ
る画像濃度は、ほぼ１.３である。１.３以上の画像濃
度、すなわち着色力Ａを得ることは、トナーの顔料濃
度、定着条件を適当に選ぶことにより可能である。例え
ば、カーボン顔料濃度を５％としたとき１.８の画像濃
度が得られ、４％のとき１.６、３％のとき１.４、２％
のとき１.２の画像濃度が得られた。従ってこの場合顔
料濃度を２.５％以上とすることにより１.３以上の着色
力が得られる。

【０００９】次に粒状性は、静電潜像形成体および現像
剤担持体間のバイアス電圧の交流成分の周波数Ｆ(kHz)
と、トナーの体積平均粒子径Ｄ(μｍ)と、着色力Ａとに
関係する。図３に示すように、それぞれの粒子径につい
て良好な粒状性を示す周波数の範囲が存在する。これは
交流電界内におけるトナー粒子の周波数応答性の差に起
因して現像像の画像構造が異なるためと考えられる。ま
た、トナー粒子径が大きく、着色力が大きい程画像の乱
れが目立ち不均一に感じられためと考えられる。着色力
が高い程良好な粒状性を示す周波数の範囲は狭くなって
いる。また図４に示すようにトナーの粒径が大きいほ
ど、またトナーの着色力Ａが大きいほどコントラストが
高く粒状性が低い。

【００１０】本発明は前述の研究結果に鑑み、顔料を構
成成分のーつとする絶縁性トナーと磁性粒子とを混合し
た２成分磁性現像剤の磁気ブラシを現像剤保持体の表面
に形成し、この磁気ブラシを静電潜像保持体上の静電潜
像と接触させ、前記現像剤保持体と潜像保持体との間に
交流成分を含むバイアス電圧を印加して、前記静電潜像
保持体上に絶縁性トナーを付着させ、このトナーによる
像を転写紙上に転写し定着する画像形成装置において、
トナークラウド（飛散）の発生が生じ易い小粒径トナー
を用いた場合にも、トナークラウドを発生させずにしか
も粒状性が高くかつ十分な色再現性を示す画像形成装置
を提供することを課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本発明の構成を説明するが、本発明の
構成要素には、後述の実施例の構成要素との対応を容易
にするため、実施例の構成要素の符号をカッコで囲んだ
ものを付記している。なお、本発明を後述の実施例の符
号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易に
するためであり、本発明の範囲を実施例に限定するため
ではない。前記課題を解決するために、本発明の画像形
成装置は、顔料を構成成分のーつとする絶縁性トナーと
磁性粒子とを混合した２成分磁性現像剤の磁気ブラシを
現像剤保持体（７）の表面に形成し、この磁気ブラシを
静電潜像保持体（１）上の静電潜像と接触させ、前記現
像剤保持体（７）と潜像保持体（１）との間に交流成分
を含むバイアス電圧を印加して、前記静電潜像保持体
（１）上に絶縁性トナーを付着させ、このトナーによる
像を転写紙上に転写し定着する画像形成装置において、
ＪＩＳＰ８１１９で規定されるベック試験器による平滑
度が８５±１５secでＪＩＳＰ８１２３で規定されるハ
ンター白色度が８４.０±２.０％の転写紙上の単位面積
当りのトナーの重量が０.７ｍｇ／（平方ｃｍ）のとき
のソリッド画像の反射率をＴとしたときに、１０を底と
する常用対数log（１／Ｔ）で定義されるトナーの着色
力をＡ、トナーの体積平均粒子径をＤ（μｍ）、前記バ
イアス電圧の交流成分の周波数をＦ(ｋＨz)とした場
合、下記の式(a)を満たすトナーが用いられ、さらに、
前記バイアス電圧の交流成分の周波数Ｆが下記の式
(b)，(c)を満たすように定められたことを特徴とする。 (a) １.３≦Ａ≦−０.１×Ｄ＋２.６ (b) Ａ≦０.４×Ｆ＋０.６ (c) Ａ≦−０.４×Ｆ＋４.６

【００１２】

【作用】次に、図３，４を用いて作用を説明する。図
３，４は実験により得られたグラフであり、図３は、顔
料を構成成分のーつとする絶縁性トナーと磁性粒子とを
混合した２成分磁性現像剤の磁気ブラシを現像剤保持体
（７）の表面に形成し、この磁気ブラシを静電潜像保持
体（１）上の静電潜像と接触させ、前記現像剤保持体
（７）と静電潜像保持体（１）との間に交流成分を含む
バイアス電圧を印加して、前記静電潜像保持体（１）上
に絶縁性トナーを付着させ、このトナーによる像を転写
紙上に転写し定着する画像形成装置において、粒子径の
異なる種々のトナーを用い、そのトナーの着色力Ａ、お
よび前記交流バイアス電圧の周波数Ｆを変化させたとき
の高画質領域を示すグラフである。また、図４は、トナ
ーの平均粒子径Ｄ（μｍ）および着色力Ａを変化させた
ときの高画質領域を示すグラフである。

【００１３】図４により次のことが分かる。すなわち、
高画質を再現するための着色力Ａの許容範囲、および着
色力Ａと平均粒子径Ｄの関係は前記式（a）を満たす範
囲にあることが必要である。また、図３により次のこと
が分かる。すなわち、高画質を得るための着色力Ａと交
流バイアス周波数Ｆの関係は前記式（b），（c）を満た
す範囲にあることが必要である。したがって、トナーク
ラウド（飛散）の発生が多い小粒径トナーを用いた場合
にも、粒状性が高くかつ十分な色再現性を得るために
は、前記式（a）〜（c）を満たすように画像形成装置を
設計する必要がある。

【００１４】なお、ＪＩＳＰ８１１９で規定されるベッ
ク試験器による平滑度が８５±１５secでＪＩＳＰ８１
２３で規定されるハンター白色度が８４.０±２.０％の
転写紙上の単位面積当りのトナーの重量が０.７ｍｇ／
（平方ｃｍ）のときのソリッド画像の反射率をＴとした
ときに、１０を底とする常用対数log（１／Ｔ）で定義
されるトナーの着色力をＡ、トナーの体積平均粒子径を
Ｄ（μｍ）、前記バイアス電圧の交流成分の周波数をＦ
(ｋＨz)とした場合に、前記の式(a)を満たすトナーが用
いられ、さらに、前記バイアス電圧の交流成分の周波数
Ｆが前記式(b)，(c)を満たすように定められた場合、普
通の白色の転写紙（ベック試験器による平滑度２０〜１
００sec、ハンター白色度７０〜９０％の転写紙）でも
良好な画像が得られる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の画像形成装置のー実施例であるカ
ラー画像形成装置を示す概略構成図である。静電潜像保
持体１は帯電電位の差による静電潜像を保持することが
でき、図１中に示す矢印Ａの方向（時計回り方向）に１
６０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転する。現像器は黒色トナ
ーを使用した黒色現像器２、赤色のトナーを使用した赤
色現像器３、青色のトナーを使用した青色現像器４、黄
色のトナーを使用した黄色現像器５の四台が用いられ、
それぞれが上記静電潜像保持体１と対向して設けられて
いる。なお、前記各現像機２〜５の配列は上記の順序に
限るものではなく適宜変更が可能である。

【００１６】それぞれの現像器２〜５は、図２に示すよ
うに現像剤を収容するハウジング６と、回転しないよう
に固定された複数の磁石を配設してなる磁石ロールを内
部に有しこの周囲で回転することができるように支持さ
れた非磁性円筒状の現像剤担持体（スリーブ）７と、現
像剤保持体７の表面に付着する磁性現像剤の量を規制す
る現像剤規制部材８とを備えている。上記現像剤担持体
（スリーブ）７は静電潜像保持体１と近接して配置さ
れ、静電潜像保持体１の回転方向Ａと反対方向（反時計
回り方向）Ｂに３２０ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転するも
のであり、静電潜像保持体１の表面と近接した部分が現
像領域となっている。この静電潜像保持体１と現像剤担
持体７との現像領域での間隔は０．５ｍｍに設定されて
いる。

【００１７】現像剤担持体７の内部に配設された複数の
磁石はＳ極とＮ極とが交互に配設されたものであり、隣
接する磁極間で形成される磁界によって磁性粒子の磁気
ブラシを現像剤担持体７の表面に形成し、現像剤を搬送
できるようになっている。また、現像剤担持体７には直
流電源９および交流電源１０から直流重畳交流電圧が印
加されており、静電潜像保持体１と近接する位置（現像
領域）に形成される電界によって電荷を有するトナーが
静電潜像に付着するようになっている。この印加電圧は
交流分の周波数が２ｋＨzから１０ｋＨzに設定され、ピ
ークツーピークの電圧が１.５ｋＶであり、直流分の電
圧は−５００Ｖに設定されている。一方静電潜像保持体
１上に形成される静電潜像の暗電位（白再現部分の電
位）は−６５０Ｖ、明電位（黒再現部分の電位）は−２
００Ｖとなっており、現像電位コントラストは３００Ｖ
となっている。

【００１８】図１において、静電潜像保持体１の周囲に
は、現像器２〜５が設けられた位置よりも回転方向上流
側に静電潜像保持体１を一様帯電させる帯電器１１、デ
ジタルの画像信号に基づいてレーザービームを照射し静
電潜像を形成する書き込み装置１２（Ｈｅ−ＮｅＲＯ
Ｓ）が設けられており、回転方向下流側には、現像され
たトナー像を転写ドラム１３上に保持された用紙に転写
する転写器１４、転写後静電潜像保持体１上にのこった
トナーを除去するクリーニング装置１５が設けられてい
る。さらに用紙を転写部から搬出する紙送り装置１６、
転写されたトナー像を用紙に定着させる定着器１７が設
けられている。

【００１９】定着器１７は定着ロール１７aと加圧ロー
ル１７bとを有し、定着ロール１７aは直径４６ｍｍのア
ルミコアの表面に厚さ２．０ｍｍの高熱伝導性シリコン
ゴムが被覆され、さらに表面離型層として肉厚４０μｍ
のバイトンゴムが被覆されている。この定着ロール１７
aには離型剤としてメルカプト変性シリコンオイルが１
画像の定着当たり１０ｍｇの割合で供給されている。ま
た加圧ロール１７bはシリコンゴムが厚さ１.０ｍｍであ
る以外は上記定着ロール１７aと同じ構成である。両ロ
ールはニップ幅６.０ｍｍ、圧力５ｋｇｆ／（平方ｃ
ｍ）で、加圧接触され１６０ｍｍ／seｃの速度で回転す
る。また両ロール１７a，１７bとも温度コントローラに
て１５０℃に制御されており、この定着器１７に前記転
写紙を通過させることによりトナーを加熱加圧して用紙
上に融着させるようになっている。

【００２０】上記のようなカラー画像形成装置におい
て、現像剤は磁性キャリア粒子と非磁性トナー粒子とを
混合してなる二成分現像剤を用い、磁性キャリアとして
平均粒径５０μｍのフェライトキャリアを、マゼンタ、
シアン、イエローの各カラートナーとしてカラー顔料と
ポリエステル樹脂などからなるトナー粒子を、黒色トナ
ーとしてカーボンブラック顔料とポリエステル樹脂など
からなるトナー粒子を使用する。トナー粒子の体積平均
粒径は７μｍ，９μｍ，１１μｍを使用し、これに顔料
のトナー全重量に占める割合を２重量％から５重量％ま
で変えて組み合わせて使用した。さらに現像剤中のトナ
ー濃度を調整することによって、単色のベタ画像を形成
したときの単位面積当たり転写トナー量（単位面積当た
り最大転写トナー量）が黒色トナーで１.０〜１．２ｍ
ｇ／（平方ｃｍ）、マゼンタ、シアン、イエローの各カ
ラートナーで０.６〜０.８ｍｇ／（平方ｃｍ）となるよ
うにしている。

【００２１】上記の様な画像形成装置において、トナー
の着色力Ａと、現像バイアス電圧の交流成分の周波数Ｆ
(ｋＨz)と、トナーの体積平均粒子径Ｄ(μｍ)とを変え
て現像を行った結果、図３，図４に示すグラフが得られ
た。図３は現像バイアス周波数を横軸Ｆ(kHz)に、着色
力Ａを縦軸にとり、粒状性と画像濃度の評価結果を示し
たものである。斜線Ａ＝０.４Ｆ＋０.６の左側および斜
線Ａ＝−０.４Ｆ＋４.６の右側では粒状性が低下する。
また着色力Ａが１.３以下では十分な画像濃度が得られ
ない。以上より図３に示した三角形で囲まれた範囲で良
好な粒状性と画像濃度が得られる。但し各トナーの粒径
によって良好な粒状性が得られる着色力Ａが制限され
る。すなわち粒径７μｍのトナーはＡが１.９以下、粒
径９μｍのトナーはＡが１.７以下、粒径１１μｍのト
ナーはＡが１.５以下で良好な粒状性が得られる。（図
３、４）。そこで、Ａ≦−０.１Ｄ＋２.６であればよい
ことが分かる。従って図３で各粒径のトナー毎に台形で
囲まれた範囲において良好な粒状性と画像濃度が得られ
る。なお、図４においてトナーの粒径は、現在の粉砕法
の生産性から５μｍ以上、さらには６μｍ以上が望まし
いことが分かる。

【００２２】以上、本発明の画像形成装置の実施例を詳
述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱するこ
となく、種々の小設計変更を行うことが可能である。た
とえば、静電潜像保持体１の周速は８０〜２５０mm／se
c、現像剤担持体７の周速は１６０〜５００mm／sec、の
範囲で選択可能であり、また、静電潜像保持体１と現像
剤担持体７との現像領域の間隔は０.２〜０.７mmの範囲
で選択可能である。さらに、バイアス電圧の交流分のピ
ークツーピーク電圧は１.０〜２.０ＫＶの範囲、現像電
位コントラストは１００〜４００Ｖの範囲で選択可能で
ある。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の画像形成方
法では、トナーの着色力Ａと、現像バイアス電圧の交流
成分の周波数Ｆ(ｋＨz)と、トナーの体積平均粒子径Ｄ
(μｍ)を次式の関係が満足される範囲とすることによっ
て、トナークラウド（飛散）の発生が生じ易い小粒径ト
ナーを用いた場合にも、粒状性が高くかつ十分な色再現
性を示す画像形成装置を提供することができる。 (a) １.３≦Ａ≦−０.１×Ｄ＋２.６ (b) Ａ≦０.４×Ｆ＋０.６ (c) Ａ≦−０.４×Ｆ＋４.６

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の画像形成装置の一実施例の概
略構成図である。

【図２】 図２は同実施例の要部の詳細説明図である。

【図３】 図３は良好な粒状性と十分な画像濃度を得る
ことが可能な現像バイアスの周波数Ｆ(ｋＨz)とトナー
の着色力Ａとトナー粒径Ｄ（μｍ)の範囲を示す図であ
る。

【図４】 図４は良好な粒状性と十分な画像濃度とを得
ることが可能なトナーの着色力Ａとトナー粒径Ｄ（μ
ｍ)の範囲を示す図である。

【符号の説明】

Ａ…トナーの着色力、Ｄ…トナーの体積平均粒子径、Ｆ
…交流バイアス電圧の周波数、Ｔ…ソリッド画像（ベタ
画像）の反射率、１…静電潜像保持体、７…現像剤保持
体、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 善郎 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ツクス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 相良 俊明 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼロ ツクス株式会社海老名事業所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顔料を構成成分のーつとする絶縁性トナ
   ーと磁性粒子とを混合した２成分磁性現像剤の磁気ブラ
   シを現像剤保持体の表面に形成し、この磁気ブラシを静
   電潜像保持体上の静電潜像と接触させ、前記現像剤保持
   体と潜像保持体との間に交流成分を含むバイアス電圧を
   印加して、前記静電潜像保持体上に絶縁性トナーを付着
   させ、このトナーによる像を転写紙上に転写し定着する
   画像形成装置において、 ＪＩＳＰ８１１９で規定されるベック試験器による平滑
   度が８５±１５secでＪＩＳＰ８１２３で規定されるハ
   ンター白色度が８４.０±２.０％の転写紙上の単位面積
   当りのトナーの重量が０.７ｍｇ／（平方ｃｍ）のとき
   のソリッド画像の反射率をＴとしたときに、１０を底と
   する常用対数log（１／Ｔ）で定義されるトナーの着色
   力をＡ、トナーの体積平均粒子径をＤ（μｍ）、前記バ
   イアス電圧の交流成分の周波数をＦ(ｋＨz)とした場
   合、 下記の式(a)を満たすトナーが用いられ、さらに、前記
   バイアス電圧の交流成分の周波数Ｆが下記の式(b)，(c)
   を満たすように定められた画像形成装置。 (a) １.３≦Ａ≦−０.１×Ｄ＋２.６ (b) Ａ≦０.４×Ｆ＋０.６ (c) Ａ≦−０.４×Ｆ＋４.６